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【特集】アンモニア合成触媒の最新動向

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特集にあたって―次世代型アンモニア合成法の開発競争―
Introduction

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再生可能エネルギー貯蔵のためのアンモニア合成触媒開発　　　　
Ammonia Syntheis Catalyst for Effective Storage of Renewable Energy

　再生可能エネルギーから製造した水素によるアンモニア合成は,再生可能エネルギー電
力の貯蔵の方法として注目されている。一方で,再生可能エネルギーの変動性によって,
アンモニア合成は水素供給変動を許容した触媒開発ならびにプロセスを構築することが望
ましい。本稿では,水素供給変動アンモニア合成を目的とした触媒開発と実証試験につい
て述べる。

【目次】
1.はじめに
2.水素供給変動に対応する触媒活性評価
3.Ru/CeO2におけるアンモニア合成速度論解析
4.再稼働時における活性の応答性
5.Ru/CeO2を用いた実証試験

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卑金属触媒を用いた低温電場アンモニア合成
Low Temperature Ammonia Synthesis in an Electric Field over base Metal Catalyst

　アンモニアはエネルギーキャリアとして注目され,オンデマンド駆動可能な低温合成プ
ロセスが期待される。そこで触媒層に電場を印加する新規プロセスを検討した結果,電場
印加により表面プロトニクスが反応を促進することを見出した。また,新たな反応メカニ
ズムにおいて卑金属触媒が高活性を示すことを見出した。

【目次】
1.はじめに
2.電場印加触媒反応
3.新規アンモニア合成メカニズム
4.活性の序列の変化
5.DFT 計算による反応エネルギーの算出
6.反応エネルギーとTOFの相関
7.おわりに

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エネルギー/水素キャリアとしてのアンモニア合成を志向した希土類酸化物担持ルテニウム触媒の開発　　　　　　　　 　
Rare-earth Oxide Supported Ru Catalysts for Synthesis of Ammonia as Hydrogen/Energy Carrier

　アンモニアは再生可能エネルギー由来の水素を高効率で貯蔵・輸送できるキャリアとし
て注目されている。本稿ではエネルギー/水素キャリアとしてのアンモニア合成を志向し
た,温和な条件で高活性を示す担持ルテニウム触媒について,筆者らの研究成果を中心に
紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.Ru系アンモニア合成触媒
3.希土類酸化物担持ルテニウム触媒
4.複合希土類酸化物担持ルテニウム触媒
5.おわりに

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特異なT字型コバルト錯体による触媒的窒素固定化反応　　　　 　
Catalytic Dinitrogen Fixation by Unique Cobalt Complex with T-Form Structure

　酵素ニトロゲナーゼに見られる生物学的窒素固定化反応は,高温高圧下で遂行するハー
バー・ボッシュ法と比べて,常温常圧下で進行するため,21 世紀の化学の面からもその
注目度はきわめて高い。このような生物に学ぶ遷移金属錯体を用いた触媒的窒素固定化反
応の開発の一例として,高効率で窒素固定反応が進行するコバルト錯体を紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.窒素固定能を有する電子豊富なイミノホスホラン配位子-コバルト(II)錯体
　2.1　何故 コバルト-窒素錯体を狙うのか?
　2.2　窒素活性化を目指したイミノホスホラン-コバルト(II)錯体の合成と確認
　2.3　イミノホスホラン-コバルト(II)錯体の電気化学的性質
3.T字型イミノホスホラン配位子コバルト(I)-窒素錯体の形成
　3.1　Co()N2 錯体の合成と構造確認
　3.2　UV-vis スペクトル測定
　3.3　1H-NMR スペクトル測定
　3.4　磁化率測定
　3.5　電気化学測定
　3.6　DFT 計算
4.イミノホスホラン-コバルト()錯体による触媒的窒素固定化反応
　4.1　Co(NpNPiPr,iPr)による窒素固定化反応
　4.2　窒素固定化触媒としてのCo(NpNPiPr,iPr)のまとめ
5.今後の展望

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プロトン伝導性固体電解質形燃料電池を用いたアンモニア電解合成　　　　　　
Electrochemical Synthesis of Ammonia with Proton-conducting Solid Electrolyte Fuel Cells

【目次】
1.はじめに
2.アンモニア電解合成の温度域について
3.既往のアンモニア電解合成の研究について
4.高温域におけるアンモニア電解合成の電極設計と速度論的解析
　4.1　自己再生型(ナノ粒子析出型)電極によるアンモニア電解合成
　4.2　含浸型電極によるアンモニア電解合成
　4.3　アンモニア電解合成の反応機構について
5.おわりに

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内部電極金属を触媒とする大気圧プラズマ法アンモニア合成
Ammonia synthesis on Wool-like Metal Catalysts Using Non-thermal Atmospheric-pressure Plasma

　窒素分子を大気圧非平衡プラズマで活性化し,アンモニアに変換する反応は以前から知
られていた。我々は内部電極として用いる金属線が触媒として機能していること,活性が
Au>Pt>Pd>Ag>Cu>Fe>Mo>Ni>W>Ti>Al の順になっていることを見出した。
金属表面に吸着した窒素原子の安定性を量子科学計算で推定したところ,窒素原子の不安
定性と活性序列がよく一致した。常温常圧ワンパスでのNH3 収率は約6%に達した。

【目次】
1.はじめに
2.活性化窒素種の検出,同定,反応性解明
3.電極触媒の繰り返し実験による活性向上
4.電極金属種による活性の変化
5.速度論的検討
6.おわりに

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[マーケット情報]

農薬工業の市場動向

　平成29農薬年度(2016年10月1日〜2017年9月30日)の農薬出荷実績は,数量が
18万4574トンで前年0.4%増,出荷金額は3370 億円で同1.8%増であった(農薬工業会
調べ)。国内においては,輸入農産物の増加,農地面積減少,農業従事者の高齢化,減農
薬志向など農薬メーカーにとって引き続き厳しい状況が続いている。そのため国内農薬メ
ーカー各社は,高成長が見込めない国内市場に比べ,人口増加に伴う食糧需要の拡大が期
待できる海外市場への展開に向け,現地メーカーの買収や合弁,販売拠点の確立などを急
いでいる。

【目次】
1.需給動向
2.輸出入動向
3.生産動向
4.業界動向
5.開発動向

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[ケミカルプロフィル]

エチルアミン類(Ethylamines)
メチルアミン類(Methylamines)
リン酸アンモニウム(Ammonium phosphate)

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[ニュースダイジェスト]

・海外編
・国内編